本文通过对常用高强灰铸铁组织与性能关系的研究,开发出一种不含镍、钼等合金元素的新型灰口铸铁材料。通过金相显微镜、拉伸试验机等试验设备分析了新型铸铁材料的显微组织,测定了新型铸铁材料的抗拉强度、弹性模量、耐磨性能、密度、冲击韧性及抗弯强度等机械性能,并对新型灰铸铁的冶金性能做出评估。实验结果表明:新型灰铸铁材料的抗拉强度高达343.3MPa,弹性模量为113.7GPa,抗弯强度659.9MPa,冲击功为3.9J,密度为7.3206g/cm~3,并且残余应力较低为67.2MPa。相对于通用的HT300高强铸铁,新型铸铁材料的抗拉强度提高了8.2%,抗弯强度提高了12.2%,布氏硬度提高了6.2%,耐磨性能提高了6.5%。而且,新型铸铁材料的共晶度、成熟度和品质系数等冶金性能均满足理想值。因此,新型灰铸铁材料是一种高强度、高弹性模量、低应力的新型铸铁材料。本文还探索了退火、多元共渗和等温淬火等热处理工艺对灰铸铁性能的影响。经过一次退火工艺后,灰铸铁的残余应力降低了23.3%～44.3%。经过多元共渗工艺处理后,灰铸铁的表层的显微硬度高达780HV,是基体的3倍;耐磨性能提高了69.8%;耐蚀性能提高到312小时腐蚀级别为9级。经过等温淬火工艺处理后,灰铸铁的抗拉强度高达451.3MPa,比原材提高了42.2%;耐磨性能提高了47.99%:布氏硬度提高了16.6‰冲击功提高了20.8%。因此退火工艺、多元共渗工艺和等温淬火工艺能有效的改善灰铸铁的性能。本文最后讨论了新型铸铁性能优良的原因并利用固态相变及热力学的知识分析了石墨的形核长大过程。